12/05/2014 - Les plus gros réseaux électriques ne sont pas les meilleurs

Menéame

Il y a un taille optimale pour les réseaux électriques si l’on tient compte du risque de panne de courant. Telle est la conclusion d’une étude scientifique menée par des chercheurs de la Université Carlos III de Madrid (UC3M) qui analyse la dynamique de ces infrastructures complexes.

En 1928, le biologiste et généticien britannique John Haldane Il écrivait l’essai "Sur la taille juste" dans lequel il disait que "pour chaque type d’animal il y a une taille optimale et qu’un changement significatif de taille entraîne inévitablement un changement de forme." L’application du Principe de Haldane s’est étendue à des domaines tels que la physiologie ou la paléontologie et a été spécifié qu’il pourrait également être utilisé avec des institutions et des organisations sociales. Et c’est précisément ce que ces chercheurs ont fait aujourd'hui avec des infrastructures sociales aussi complexes que les réseaux d’approvisionnement en électricité. À la lumière des commentaires de Haldane, ils se demandent si l’expansion de ces réseaux doit se poursuivre ou s’il existe au contraire une taille optimale et appropriée pour leur bon fonctionnement. La réponse est que oui, d’après les résultats du modèle de réseau de transmission de puissance que ces scientifiques de l’UC3M, en collaboration avec des chercheurs de l’Université d’Alaska Fairbanks et de l’université d’État de l’Iowa, aux États-Unis, ont utilisés dans l’étude, publiée récemment dans la revue Chaos.

En bref, la taille est importante si l’on tient compte du risque d’une coupure de courant. "Le risque est défini comme étant le produit de la probabilité d’une défaillance multipliée par le coût qu’elle entraîne," explique l’enquêteur Benjamin Carreras, chaire d’excellence 2014 au département de physique de l’UC3M. "En unissant de petits réseaux, on évite de nombreux coupures locales, ce qui réduit généralement les coûts; au contraire, les gros coupures se produisent sur de grands réseaux et sont très peu fréquentes, mais elles ont un coût énorme, ce qui limite la taille acceptable pour un tel réseau," affirme Carreras, qui met en évidence une question importante dans un problème de coûts-avantages comme celui-ci: "les bénéfices à court terme sont principalement pour les entreprises électriques, mais on ne sait pas très bien qui paie les coûts des grands coupures, et il n’y a peut-être pas grand intérêt à changer les choses."

Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont simulé le fonctionnement d’un réseau électrique et mesuré statistiquement le risque de défaillance de l’approvisionnement énergétique en fonction de la taille des infrastructures. Pour ce faire, ils ont maintenu un certain nombre de conditions fixes, telles que la fiabilité (la probabilité de défaillance d’un composant), l’administration du réseau (comment gérer l’augmentation de la demande électrique) ou les conditions environnementales (l’influence des tremblements de terre, des tempêtes, etc.).

Fiabilité, fonctionnement et environnement

Ces deux premiers facteurs sont les plus importants, selon les chercheurs, bien que le troisième joue un rôle de plus en plus important. "D’après une étude récente, l’augmentation des défaillances du réseau due aux conditions météorologiques a été systématique au cours des dernières décennies, probablement due au changement climatique. Nous parlons de 80% d’augmentation depuis 2003," note Carreras. Bien que tout dépend du point de vue, en fait, les défauts localisés qui provoquent les tempêtes ne sont pas nécessairement mauvais, selon l’enquêteur, car en les réparant, on peut rendre le réseau global plus résistant aux défaillances générales.

Dans l’étude, les chercheurs ont pris des paramètres du réseau électrique américain, mais leurs modèles et leurs résultats sont extrapolations à tout type de réseau électrique. En effet, il existe des parallèles importants avec d’autres types d’infrastructures et même avec les systèmes économiques: "Dans ces derniers, les " coupures " sont appelées " crises " et la taille de crise a augmenté avec la mondialisation, et il serait donc très intéressant d’appliquer ces idées aux modèles économiques ," signalent-ils. Ce à quoi ses conclusions conduisent est de remettre en question la pensée que plus grand, mieux. Au moins pour les réseaux électriques.

Pour plus d’informations:

Does size matter? B. A. Carreras. D. E. Newman. Ian Dobson. Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science 24, 023104. Published online on April 8, 2014. doi: 10.1063/1.4868393 http://dx.doi.org/10.1063/1.4868393
 

E-Fichier de l’UC3M:http://hdl.handle.net/10016/18863

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UC3M

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